EPICS记录参考--计算输出记录(calcout)

计算输出或"Calcout"记录类似于Calc记录，其增加了能够输出的特性(一个"output link"和一个"output event")，根据计算结果条件地执行它们。这种特性允许在一个EPICS数据库内实现了条件分支(例如：只在Record_B有一个0值时才运行Record_A)。Calcout记录也类似于Wait记录，但使用EPICS标准INLINK和OUTLINK字段而不是在Wait记录中使用的DBF_STRING字段。对于新的数据库，推荐使用Calcout记录替代Wait记录。

参数字段

在下面描述记录特定的字段，按功能分组。

扫描参数

Calcout记录有用于指定在什么情况下运行这个记录的标准字段。这些字段在Scan Fields中列出。

用于读取的参数

Calcout记录的读取参数由12个输入链接INPA， INPB，..., INPL组成。这些字段可以是数据库链接、通道访问链接或者常数。如果它们是链接，它们必须指定另一个记录的字段。如果它们是常数，用它们被配置的值初始化它们，并且可以通过dbPuts被更改。

这些字段不能是硬件地址。此外，Calcout记录包含INAV，INBV， ...， INLV字段，它们指明了链接字段的状态，例如，指定的PV是否被找到以及是否建立了指向它的链接。

表达式

像Calc记录一样，Calcout记录有一个CALC字段，开发者能够在其中输入一个内嵌表达式，在这个记录例程运行这个记录时，其将计算这个表达式。产生的值被放入VAL字段。这个值可以接着被OOPT字段使用来确定是否写到输出链接或者提交一个输出事件。它也可以时被写到输出链接的值。CALC表达式实际被转换为操作码并且以逆向Polish标记形式存储在RPCL字段。它是实际用于计算VAL的表达式。在运行时计算逆向Polish表达式比一个内嵌表达式效率更高。CALC可以在运行时被更改，并且一个special记录例程将调用一个函数去转换它为逆向Polish标记。

可以使用的内嵌表达式非常类似于C表达式语法，但在操作含义以及优先级中有写增加以及细微差别。字符串可以包含一系列由分号字符';'分隔的表达式，其中任何一个表达式可以实际提供计算结果；但包含的所有别的表达式必须把它们的结果赋给一个变量。以下描述的所有字母元素都是大小写无关的，因此在变量和函数名中根据需要可以使用和混合大小写字母。除了在组成单个表达式元素的字符之间，在一个表达式中任何地方可以使用空格。

这个计算记录支持的表达式范围被分为文字，常数，操作数，代数操作符，三角操作符，关系操作符，逻辑操作符，赋值操作符，括号和逗号，以及问号或"?:"操作符。

 文字

• 标准双精度浮点数值
• Inf：无限
• Nan：非数值

常数

• PI：返回数学常数PI
• D2R：计算为PI/180，当用作乘数时，把一个角度从度转成弧度
• R2D：计算为180/PI，当用作乘数时，把一个角度从弧度转成度

操作数

表达式可以使用从INPx链接获取的值作为操作数，虽然常数也可以用作操作数。从输入链接获取的这些值被存储在A-L字段。要在表达式中使用的值是由这个字段字母的简单引用。例如，从INPA获取的值被存储在字段A，而从INP链接获取的值被存储在字段B。在表达式中包含的名称将操作它们各自的值，诸如A+B。

 关键字VAL返回表达式的结果字段的当前内容，即：VAL字段对应CALC表达式，而OVAL字段对应OCAL表达式。(可以通过CA put写这些字段，所以它会不是从上次计算这个表达式的结果)。

代数操作

• ABS：绝对值(单元)
• SQR：平方根(单元)
• MIN：最小(任意参数数目)
• MAX：最大(任意参数数目)
• FINITE：如果没有参数是NaN或Inf(任意参数数目)，返回非零。
• ISNAN：如果参数中有任意参数是NaN或Inf(任意参数数目)，返回非零。
• CEIL：上取整(单元)
• FLOOR：下取整(单元)
• LOG：以10为底的对数(单元)
• LOGE：自然对数(单元)
• LN：自然对数(单元)
• EXP：指数函数(单元)
• ^：指数(二元)
• **：指数(二元)
• +：加法(二元)
• -：减法(二元)
• *：乘法(二元)
• /：除法(二元)
• %：模(二元)
• NOT：取反(单元)

三角运算符

• SIN：正弦
• SINH：双曲正弦
• ASIN：反正弦
• COS：余弦
• COSH：双曲余弦
• ACOS：反余弦
• TAN：正切
• TANH：双曲正切
• ATAN：反正切

关系运算符

• >=：大于或等于
• >：大于
• <=：小于或等于
• <：小于
• #：不等于
• =：等于

逻辑操作符

• &&：与
• ||：或
• ！:非

位操作符

• |：位或
• &：位与
• OR：位或
• AND：位与
• XOR：位异或
• ~：取反
• <<：算术左移
• >>：算术右移
• >>>：逻辑右移

赋值操作符

• :=：赋一个值(右手边)给一个变量(即：字段)

括号，逗号和分号

支持开和闭括号。支持嵌套的括号。

当用于分隔一个二元函数的参数时，支持逗号。

分号用于分隔表达式。虽然只允许一个传统的计算表达式，单允许多个赋值表达式。

条件表达式

支持C语言的问号运算符。格式是：condition? True result : False result;

表达式示例

算术

A + B + 10

结果是A + B + 10

关系

(A + B) < (C + D)

• 如果(A + B) < (C + D)，结果是1
• 如果(A + B) >= (C + D)，结果是0

问号

(A + B) < (C + D) ? E : F + L +10

• 如果(A + B) < (C + D)，结果是E
• 如果(A + B) >= (C + D)，结果是F+L+10

在base 3.14.9前，忽略:和条件的第二个部分是合法的，就像这样：

(A + B) < (C + D) ? E

• 如果(A + B) < (C + D)，结果是E
• 如果(A + B) >= (C + D)，结果不变。

从3.14.9以后，这个表达式应该被写成(A + B) < (C + D) ? E : VAL

逻辑

A & B

使得以下发生：

• 转换A为整数
• 转换B为整数
• A和B进行位与
• 转换结果为浮点数

赋值

sin(a) ; a:=a+D2R

使得Calc记录1度间隔输出一条正弦曲线的连续值。

输出参数

这些参数指定和控制Calcout记录的输出功能。它们确定何时写输出，向何处写输出，以及输出将是什么。OUT链接指向这个结果将被写到哪个过程变量。

菜单calcoutOOPT

OOPT字段确定使得向输出链接进行写的条件。其菜单有6个选项：

•  Every Time：在每次运行记录时写输出。
• On Change：每次VAL变化时，写输出，即：每次由于表达式的结果变化。
• When Zero：当记录运行时，如果VAL是0，写输出。
• When Non-zero：当记录每次运行时，如果VAL是非0，写输出。
• Transition To Zero：当记录运行时，只在VAL时0并且上个值为非0时，写输出。
• Transition To Non-zero：当记录运行时，只在VAL是非零并且上个值为0时，写输出。

菜单calcoutDOPT

DOPT字段确定了当执行输出时什么数据被写到输出链接。这个字段时一个有两个选项的菜单字段：

如果指定了Use CALC，当这个记录写它的输出时，它将写在CALC字段中表达式的结果，即是，它将这VAL字段的值。如果指定Use OCAL，这个记录将写在OCAL字段中表达式的结果，在OVAL字段中包含这个结果。OCAL字段完全类似CALC字段，并且有相同功能，它可以包含一个在运行时计算的表达式的字符串表示。因而，如果需要，这个记录可以使用CALC表达式的结果来确定数据是否应该被写并且可以使用OCAL表达式的结果作为要写的数据。

如果OEVT字段指定一个非0整数并且满足在OOPT中的条件，这个记录将提交一个对应的事件。如果ODLY字段是非0，在执行OUT链接或者提交这个输出事件前，这个记录暂停指定的秒数。在这段等待期间，这个记录是"活动的"，并且在等待结束前将不再被运行。在延时期间，字段DLYA等于1。延时入口系统的分辨率系统相关。

IVOA字段指定了如果Calcout记录进入一个INVALID警报状态时对OUT链接采取什么动作。这些操作是Continue normally, Don't drive outputs和Set output to IVOV。如果IVOA字段是Set output to IVOV，如果记录警报严重性是INVALID，输入到IVOV字段的数据被写到了OUT链接。

操作显示参数

 这些参数用于显示有意义数据到操作者。一些用于在运行时显示这个记录的状态。

EGU字段包含一个由用户提供的最长16个字符的字符串，其描述正在操作的值。在调用例程get_units()时，获取这个字符串。EGU字符串是唯一用于操作者并且不是必须被使用。

HOPR和LOPR字段仅指向VAL，HIHI，HIGH，LOW和LOLO字段的限制。PREC控制VAL字段的精度。

菜单calcoutNAV

INAV-INLV字段各自指定在INPA-INPL字段中指定的指向PVs链接的状态。这些字段可能有四个可能的值：

• Ext PV NC：在这个IOC上没有找到这个PV以及一个通道访问链接还未被建立。
• Ext PV OK：在这个IOC上没有找到这个PV以及一个通道访问链接已经被建立。
• Local PV：在这个IOC上找到这个PV。
• Constant：相应的链接字段是一个常数。

OUTV字段指明OUT链接的状态。它有与INAV-INLV字段相同可能的值。

CLCV和OLCV字段各自指明在CALC和OCAL字段中表达式的有效性。如果表达式无效，这个字段被设置为1。在ODLY中指定的延时期间，DLYA字段被设为1。

有关记录名(NAME)和描述(DESC)字段更多信息见Fields Common to All Record Types。

警报参数

 calcout记录的可能警报条件是SCAN，READ，计算以及限制警报。SCAN和READ警报被记录支持程序调用。当CALC表达式是一个无效表达式时，对这个表达式产生一条错误消息，计算警报被记录process例程调用。

以下警报参数，由用户配置，定义VAL字段的限制警报以及对应那些情况的严重性。

HYST字段为每个限制定义一个警报死区。

记录警报和标准字段的完整解释见Alarm Specification。Alarm Fields列出了所有记录类型都有的警报相关联的其它字段。

监控参数

 这些参数用于确定何时发送这个值字段的monitors。当这个值字段超过了上次受监视字段合适死区时，发送这些monitors。ADEL用于存档monitors，而MDEL字段用于所有其它类型monitors。如果这些字段有一个0值，每次这个值变化时，触发monitors；如果它们有一个-1值，每次扫描这个记录时，触发monitors。

运行时参数

 这些字段不是使用配置工具配置的，并且在运行时都不可修改。它们用于运行这个记录。

LALM字段用于实现警报限制的回滞因子。

LA-LL字段用于决定何时触发相应字段的monitors。例如，如果LA不等于A的值时，触发A的monitor。MLST和ALST字段以对应VAL字段相同方式被使用。

记录支持

 记录支持例程

1) init_record

对于每个常数输入链接，如果输入链接是CONSTANT，用这个常数值初始化相应的值字段或者如果这个链接是PV_LINK，创建一个通道访问链接。

一个例程postfix被调用转换在CALC和OCAL中的内嵌表达式为反向Polish标记。结果各自被存储在RPCL和ORPC。

2) process

见下部分。

3) special

如果CALC或OCAL被更改，调用这个例程。special调用postfix。

4) get_units

获取EGU。

5) get_precision

获取精度。

6) get_graphic_double

为一个字段设置上显示和下显示限制。如果字段是VAL，HIHI，HIGH，LOW或LOLO，这些限制被设置HOPR和LOPR，否则如果这个字段有定义的上和下限制，使用它们，否则将使用对应这个字段类型的上和下最值。

7) get_control_double

为一个字段设置上控制和下控制限制。如果字段是VAL，HIHI，HIGH，LOW或LOLO，这些限制被设置HOPR和LOPR，否则如果这个字段有定义的上和下限制，使用它们，否则将使用对应这个字段类型的上和下最值。

8) get_alarm_double

设置以下值：

upper_alarm_limit = HIHI
upper_warning_limit = HIGH
lower warning_limit = LOW
lower_alarm_limit = LOLO

记录运行

process()

 process()例程实现以下算法：

1、获取所有参数。

2、调用例程calcPerform()，它从在CALC中给出表达式的前缀版本计算VAL。如果calcPerform()返回成功，UDF被设置成False。

3、检查警报。这个例程检查新的VAL是否引起警报状态和严重性变化。如果这样，NSEV，NSTA和LALM被设置。它也遵守警报回滞因子(HYST)。因而，在警报状态和严重性变化前，这个值必须至少变化HYST。

4、确定是否满足输出执行选项(OOPT)。如果满足，要么(如果ODLY=0)执行输出链接(和输出事件)或者在指定间隔后调度一个回调。见以下execOutput()例程的解释。

5、检查是否应该调用monitors。

• 如果警报状态或严重性变化了，调用警报monitors。
• 如果满足ADEL和MDEL条件，调用存档和值变化monitors。
• 当其它monitors被调用了，检查A-L的monitors。
• 重置NSEV和NSTA为0。

6、如果没有指定输出延时，如果需要，扫描forward链接，设置PACT为FALSE，并且返回。

execOutput()

1) 如果DOPT字段指定使用OCAL，为在OCAL中表达式的后缀版本调用例程calcPerform()。否则，使用VAL。

2） 如果警报严重性是INVALID，按照字段IVOA指定的选项。

3） 警报严重性不是INVALID或者IVOA制定了"Continue Normally"，把OVAL的值放入OUT链接并且提交OEVT(如果非零)中的事件。

4） 如果实现了一个输出延时，运行forward链接。

示例：

1） 建立一个以下数据库：

• $(USER):Int1和$(USER):Int2记录实例的记录类型是longin, 通过通道访问caput向它们写数据并且它们作为$(USER):Calcout记录的两路输入，它们的运行会引起$(USER):Calcout记录运行。
• $(USER):Calcout记录实例的记录类型是calcout，根据字段DOPT是"Use CALC"或"USE OCAL"选择运行CALC或OCAL中的表达式，并且输出VAL或OVAL的值到$(USER):Float记录实例。
• $(USER):Float记录实例的记录类型是ai，获取$(USER):Calcout记录实例的计算结果。
• $(USER):Count记录实例的记录类型是calc，它记录$(USER):Calcout记录实例运行的次数。

record(longin, "$(USER):Int1")
{
        field(SCAN, "Passive")
        field(INP, "10")
        field(DTYP, "Soft Channel")
        field(FLNK, "$(USER):Calcout")
}
 
 
record(longin, "$(USER):Int2")
{
        field(SCAN, "Passive")
        field(INP, "5")
        field(DTYP, "Soft Channel")
        field(FLNK, "$(USER):Calcout")
}
 
record(calcout, "$(USER):Calcout")
{
        field(SCAN, "Passive")
        field(INPA, "$(USER):Int1")
        field(INPB, "$(USER):Int2")
        field(CALC, "A + B")
        field(OCAL, "A - B")
        field(OEVT, "1")
        field(OUT, "$(USER):Float")
        field(OOPT, "On Change")
        field(DOPT, "Use CALC")
}
 
record(ai, "$(USER):Float")
{
}
 
 
 
record(calc, "$(USER):Count")
{
        field(SCAN, "Event")
        field(EVNT, "1")
        field(INPA, "$(USER):Count.VAL")
        field(CALC, "A + 1")
}

2） 将以上数据库实例化，获取以下的记录：

epics> dbl
blctrl:Calcout
blctrl:Int1
blctrl:Int2
blctrl:Count
blctrl:Float

 3） 零开一个终端，用通道访问命令进行测试：

[root@bjAli ~]# caget blctrl:Count
blctrl:Count                   0
[root@bjAli ~]# caput blctrl:Int2 30
Old : blctrl:Int2                    5
New : blctrl:Int2                    30
[root@bjAli ~]# caget blctrl:Count
blctrl:Count                   1
[root@bjAli ~]# caget blctrl:Float                    # 使用了A+B
blctrl:Float                   40
[root@bjAli ~]# caput blctrl:Calcout.DOPT "Use OCAL"  # 从使用CALC中表达式切换到使用OCAL中表达式
Old : blctrl:Calcout.DOPT            Use CALC
New : blctrl:Calcout.DOPT            Use OCAL
[root@bjAli ~]# caget blctrl:Float              
blctrl:Float                   40
[root@bjAli ~]# caput blctrl:Int1 38                  # 使用了A-B
Old : blctrl:Int1                    10
New : blctrl:Int1                    38
[root@bjAli ~]# caget blctrl:Float
blctrl:Float                   8
[root@bjAli ~]# caget blctrl:Count
blctrl:Count                   2